KR20080096561A - Method and system for scheduling users based on user-determined ranks in a mimo system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 무선 통신 네트워크와 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 다중 입출력(Multiple Input/Multiple Output : MIMO) 시스템에서 사용자 결정 랭크를 기반으로 사용자를 스케줄링하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to wireless communication networks, and more particularly, to a method and system for scheduling a user based on a user determined rank in a multiple input / multiple output (MIMO) system.
직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM) 방식은 사용자가 다수의 직교 주파수(또는 부반송파)를 통해 전송을 하는 다중 반송파 전송 기술이다. 직교 부반송파는 서로 간섭하지 않도록 주파수에 있어서 개별적으로 변조되고 분리된다. 이는 높은 스펙트럼 효율 및 다중 경로 영향에 대한 저항성을 제공한다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : OFDMA) 시스템에서는 일부의 부반송파들이 단일 사용자가 아니라 상이한 사용자들에게 할당될 수 있다. 오늘날, OFDM 기술 및 OFDMA 기술은 비대칭 디지털 가입자 회선(Asymmetric Digital Subscriber Line : ADSL)과 같은 유선 전송 시스템과, IEEE-802.11a/g(즉, WiFi), IEEE-802.16(예컨대, WiMAX), 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcast : DAB), 및 디지털 비디오 방송(Digital Video Broadcast : DVB)과 같은 무선 전송 시스템에 모두 사용된다. 이러한 기술은 무선 디지털 오디오 및 비디오 방송에도 사용된다.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a multi-carrier transmission technique in which a user transmits through multiple orthogonal frequencies (or subcarriers). Orthogonal subcarriers are individually modulated and separated in frequency so as not to interfere with each other. This provides high spectral efficiency and resistance to multipath effects. In Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) systems, some subcarriers may be assigned to different users rather than a single user. Today, OFDM technology and OFDMA technology include wired transmission systems such as Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), IEEE-802.11a / g (ie WiFi), IEEE-802.16 (e.g. WiMAX), digital audio. It is used in both wireless transmission systems such as digital audio broadcast (DAB), and digital video broadcast (DVB). This technology is also used for wireless digital audio and video broadcasting.
종래의 OFDM 네트워크에서는, 고정 데이터 전송률이 사용될 수 있고, 전송 전력의 양은을 사용자가 전송 노드로부터 얼마만큼 멀리 떨어져 있는지에 의거하여 조절될 수 있다. 대안적으로, 데이터가 항상 최대 전력으로 전송될 수 있기는 하지만, 만약 사용자가 전송 노드에 가까이 있으면, 고차 변조 및 약한 코드(weak code)를 사용한다. 반면, 사용자가 전송 노드로부터 멀리 떨어져 있으면, 저차 변조 및 강한 코드를 사용한다. 일부의 OFDM 네트워크들의 경우, 2개의 데이터 스트림을 1인의 사용자에게 전송하는데 2개의 안테나가 사용되고, 그 결과 데이터 전송률이 2배로 된다. 그러나, 셀 가장자리에서는, 성공적인 통신을 위해 변조 및 코딩에 한참의 백오프(backoff) 시간을 두어야 할 정도로 2개의 데이터 스트림이 상호 간섭할 수 있다. 따라서, MIMO 시스템에서 사용자들과 통신하는 개선된 방법이 당해 기술 분야에 요구된다.In a conventional OFDM network, a fixed data rate can be used and the amount of transmit power can be adjusted based on how far the user is from the transmitting node. Alternatively, data can always be transmitted at full power, but if the user is close to the transmitting node, use higher order modulation and weak code. On the other hand, if the user is far from the transmitting node, use lower order modulation and strong codes. In some OFDM networks, two antennas are used to transmit two data streams to one user, resulting in a double data rate. However, at the cell edge, the two data streams can interfere with each other so that a long backoff time is required for modulation and coding for successful communication. Thus, there is a need in the art for an improved method of communicating with users in a MIMO system.
다수의 가입국 및 상기 가입국에게 서비스를 제공할 수 있는 기지국을 포함하는 무선 네트워크에서, 가입국이 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 가입국은 랭크 선택기 및 스케줄링 데이터 보고기를 포함한다. 상기 랭크 선택기는 상기 가입국에 대한 랭크를 선택할 수 있다. 상기 랭크는 상기 기지국으로부터 상기 가입국으로 데이터스트림을 전송하는 다수의 안테나를 식별할 수 있다. 상기 스케줄링 데이터 보고기는 상기 랭크를 포함하는 스케줄링 데이터를 상기 기지국에 보고할 수 있다.In a wireless network comprising a plurality of subscriber stations and base stations capable of providing services to the subscriber stations, subscriber stations are provided. According to a preferred embodiment of the present invention, the subscriber station includes a rank selector and a scheduling data reporter. The rank selector may select a rank for the subscriber station. The rank may identify multiple antennas transmitting the data stream from the base station to the subscriber station. The scheduling data reporter may report scheduling data including the rank to the base station.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, MIMO 시스템에서 사용자 결정 랭크를 기반으로 기지국에서 사용자를 스케줄링하는 방법이 제공되는바, 그 방법은 다수의 사용자 각각으로부터 스케줄링 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 각각의 사용자에 대한 상기 스케줄링 데이터는 적어도 하나의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator: CQI), 랭크, 및 선호 프리-코딩 행렬과 벡터를 포함한다. 사용자들은 상기 스케줄링 데이터를 기반으로 스케줄링된다. According to another embodiment of the present invention, a method for scheduling a user at a base station based on a user determined rank in a MIMO system is provided, the method comprising receiving scheduling data from each of a plurality of users. The scheduling data for each user includes at least one Channel Quality Indicator (CQI), rank, and preferred pre-coding matrix and vector. Users are scheduled based on the scheduling data.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, MIMO 시스템에서 송신기와 수신기간 통신 방법이 제공되는바, 그 방법은 상기 수신기에서 상기 송신기로부터 프레임을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 프레임은 다수의 부호어를 포함한다. 각각의 부호어는 상이한 복합 자동 재전송 요청(Hybrid Automatic Repeat Request: HARQ) 채널을 갖는다. 상기 프레임은 HARQ 메시지를 이용하여 처리된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of communication between a transmitter and a receiver in a MIMO system, the method comprising receiving a frame from the transmitter at the receiver. The frame includes a plurality of codewords. Each codeword has a different Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) channel. The frame is processed using a HARQ message.
하기의 본 발명에 대한 상세한 설명으로 들어가기에 앞서, 본 명세서 전반에 걸쳐서 사용된 용어나 문구에 대한 정의를 하는 것이 바람직할 수 있다: "포함한다(include)"와 "포함하여 구성된다(comprise)", 그리고 그 파생어들은 제한 없는 포함을 의미한다; "또는"이라는 용어는 "및/또는"의 의미를 포괄하는 것이다; "각각"이라는 용어는 구별된 항목들의 하나 이상의 부분 집합들 모두를 의미한다; "관련된" 및 "그와 관련된", 그리고 그 파생어는 포함한, ~ 내에 포함된, 상호 연결된, 내포한, ~ 내에 내포된, 연결된, 결합된, 소통 가능한, 협력하는, 삽입한, 병렬시킨, 근접된, 구속된, 구비한, ~ 특성을 갖는 등등을 의미할 수 있다; "제어기"라는 용어는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 장치, 시스템 또는 그 일부를 의미하며, 그러한 장치는 하드웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어나 그들의 2개 이상의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 임의의 특정 제어기와 관련된 기능은 집중되거나 로컬로 또는 원격으로 분산되어 구현될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 특정 용어 및 문구에 대한 정의가 본 명세서 전반에 걸쳐서 제공되는바, 당업자는 설사 대부분은 아닐지라도 많은 경우에 있어 그러한 정의가 정의된 그 용어 및 문구에 대한 이전의 사용은 물론 이후의 사용에도 적용된다는 것을 이해하여야 할 것이다.Prior to entering the following detailed description of the invention, it may be desirable to define the terms or phrases used throughout this specification: “include” and “comprise”. ", And their derivatives, mean unlimited inclusion; The term “or” encompasses the meaning of “and / or”; The term "each" means all of one or more subsets of distinct items; "Related" and "associated with", and derivatives thereof, include, within, interconnected, nested, nested, linked, combined, communicable, cooperating, interleaved, parallel, proximity included. Mean, constrained, equipped, having properties, and the like; The term "controller" means any device, system, or portion thereof that controls at least one operation, and such device may be implemented in hardware, firmware, or software, or any combination of two or more thereof. It will be appreciated that the functionality associated with any particular controller may be implemented centrally or distributed locally or remotely. Definitions of specific terms and phrases are provided throughout this specification, and those skilled in the art will, in many cases, if not most of them, apply such definitions to previous and subsequent uses of the terms and phrases in which they are defined. It should be understood.
본 발명에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부된 도면과 관련하여 이하의 내용을 설명하는바, 첨부 도면에서는 같은 참조 부호는 같은 부분을 나타낸다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS For a more complete understanding of the invention, the following description is set forth in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference characters designate the same parts.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 입출력 시스템에서 사용자 결정 랭크를 기반으로 사용자를 스케줄링할 수 있는 무선 네트워크를 도시한 도면;1 is a diagram illustrating a wireless network capable of scheduling a user based on a user decision rank in a multiple input / output system according to an embodiment of the present invention;
도 2A 및 2B는 본 발명의 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 송신기 및 직교 주파수 분할 다중 접속 수신기를 각각 도시한 도면;2A and 2B illustrate an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) transmitter and an Orthogonal Frequency Division Multiple Access receiver, respectively, according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 가입국 중 하나를 나타내는 도면;3 illustrates one of the subscriber stations of FIG. 1 in accordance with an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 기지국 중 하나에 포함된 도 2A의 변조기를 상세히 나타낸 도면;4 is a detailed view of the modulator of FIG. 2A included in one of the base stations of FIG. 1 in accordance with one embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 도 3의 가입국에서 스케줄링 데이터를 생성하는 방법을 나타낸 흐름도;5 is a flowchart illustrating a method of generating scheduling data in a subscriber station of FIG. 3 according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 도 4의 변조기를 사용하여 랭크를 기반으로 가입국을 스케줄링하는 방법을 나타낸 흐름도; 및6 is a flowchart illustrating a method of scheduling a subscriber station based on a rank using the modulator of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention; And
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 도 2A의 송신기로부터 도 2B의 수신기로 데이터 통신을 하는 방법을 나타낸 흐름도.7 is a flow diagram illustrating a method of data communication from the transmitter of FIG. 2A to the receiver of FIG. 2B in accordance with an embodiment of the present invention.
본 특허 출원서에서 후술될 도 1 내지 도 7 및 본 발명의 원리를 기술하는데 사용되는 여러 실시 예들은 단지 예시적인 것일뿐, 결코 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 당업자라면 본 발명의 원리가 적절하게 설정된 임의의 무선 네트워크에서 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 1-7 and various embodiments used to describe the principles of the invention described below in this patent application are merely exemplary and should not be construed as limiting the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the principles of the present invention may be implemented in any wireless network suitably configured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 입출력(MIMO) 시스템에서 사용자 결정 랭크를 기반으로 사용자를 스케줄링할 수 있는 무선 네트워크(100)를 나타낸 것이다. 도시된 본 실시 예에서, 무선 네트워크(100)는 기지국(101), 기지국(102) 및 기지국(103)을 포함한다. 기지국(101)은 기지국(102) 및 기지국(103)과 통신을 수행한다. 기지국(101)은 인터넷, 개인 IP 네트워크, 또는 다른 데이터 네트워크와 같은 인터넷 프로토콜(IP) 기반 네트워크(130)와도 통신을 수행한다.1 illustrates a
기지국(102)은 기지국(101)을 통해 네트워크(130)에 대한 무선 광대역 접속을 기지국(102)의 통신 영역(120) 내 다수의 제1 가입국에 제공한다. 상기 다수의 제1 가입국들은 가입국(111) 내지 가입국(116)을 포함한다. 예시적인 실시 예에서, 가입국(111)은 소기업(Small Business : SB)에 위치할 수 있고, 가입국(112)은 대기업(E)에 위치할 수 있고, 가입국(113)은 WiFi 핫스팟(HotSpot: HS)에 위치할 수 있고, 가입국(114)은 제1 주택에 위치할 수 있으며, 가입국(115)은 제2 주택에 위치할 수 있으며, 가입국(116)은 이동 장치(M)일 수 있다.
기지국(103)은 기지국(101)을 통해 네트워크에 대한 무선 광대역 접속을 기지국(103)의 통신 영역(125) 내 다수의 제2 가입국들에 제공한다. 상기 다수의 제2 가입국들은 가입국(115) 및 가입국(116)을 포함한다. 선택적인 실시 예에서, 기지국(102) 및 기지국(103)은 기지국(101)을 통하여 간접적이 아니라, 광 섬유, DSL, 케이블 혹은 T1/E1 회선과 같은 유선 광대역 접속을 이용하여 직접적으로 인터넷에 연결될 수 있다.
다른 실시 예에서, 기지국(101)은 더 적거나 더 많은 기지국들과 통신할 수 있다. 또한, 6개의 기지국들만이 도 1에 도시되었지만, 무선 네트워크(100)는 6개보다 많은 가입국에 무선 광대역 접속을 제공할 수 있음을 알 아야 한다. 가입국 115 및 가입국 116 은 통신 영역 120 및 통신 영역 125의 가장자리에 있음을 유의해야 한다. 가입국 115 및 가입국 116은 각각 기지국 102와 기지국 103 모두와 통신을 수행하고, 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 핸드오프 모드로 동작하고 있다고 할 수 있다. In another embodiment,
예시적인 실시 예에서, 기지국들(101-103)은 예컨대, IEEE-802.16e 표준과 같은 IEEE-802.16 무선 MAN 표준(IEEE-802.16 wireless metropolitan area network standard)을 사용하여 서로 및 가입국들(111-116)과 통신을 할 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에서는, 예컨대 HIPERMAN 무선 MAN 표준과 같은 다른 무선 프로토콜이 이용될 수 있다. 기지국 101은 무선 백홀(backhaul)에 이용되는 기술에 따라 직접적인 가시선(line-of-sight) 또는 비가시선(non-line-of-sight)을 통해 기지국 102 및 기지국 103과 통신할 수 있다. 기지국 102 및 기지국 103은 OFDM 및/혹은 OFDMA 기술을 이용하여 가입국들(111-116)과 비가시선을 통해 각각 통신할 수 있다. In an exemplary embodiment, the base stations 101-103 are connected to each other and subscriber stations 111-116 using the IEEE-802.16 wireless metropolitan area network standard, such as, for example, the IEEE-802.16e standard. ) To communicate with. However, in other embodiments, other wireless protocols may be used, such as, for example, the HIPERMAN wireless MAN standard.
기지국 102는 대기업과 연계된 가입국(112)에 T1급 서비스를 제공할 수 있고, 소기업과 연계된 가입국(111)에 부분적인(fractional) T1급 서비스를 제공할 수 있다. 기지국 102는 공항, 카페, 호텔 혹은 대학 캠퍼스에 위치할 수 있는 WiFi 핫스팟과 연계된 가입국 113에 무선 백홀을 제공할 수 있다. 기지국 102는 디지털 가입자 회선(Digital Subscriber Line; DSL)급 서비스를 가입국들 114 내지 116에 제공할 수 있다.The
가입국(111-116)은 음성, 데이터, 화상 원격 회의 및/혹은 기타 광대역 //서비스들에 접속하기 위하여 네트워크(130)에 대한 광대역 접속을 이용할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 가입국(111-116) 중 하나 이상은 WiFi WLAN의 액세스 포인트와 연계될 수 있다. 가입국 116은 무선-가능 랩탑 컴퓨터, PDA(Personal Data Assistant), 노트북, 포켓용 장치, 또는 다른 무선-가능 장치를 포함하는 다수의 이동 장치 중의 어느 하나일 수 있다. 가입국(114) 및 가입국(115)은, 예컨대 무선-가능 개인 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 게이트웨이, 혹은 다른 장치일 수 있다. Subscriber stations 111-116 may use a broadband connection to network 130 to access voice, data, video teleconferencing and / or other broadband // services. In an example embodiment, one or more of the subscriber stations 111-116 may be associated with an access point of a WiFi WLAN.
점선은 통신 가능 영역 120 및 통신 가능 영역 150의 대략적인 범위를 나타 내며, 단지 예시와 설명을 위해 대략적인 원으로 도시되어 있다. 기지국들과 연관된 통신 가능 영역들, 예컨대 통신 가능 영역 120 및 통신 가능 영역 125는 자연 장애물 및 인공 장애물과 관련된 무선 환경의 변화 및 기지국들의 구성에 따라, 불규칙한 형태를 포함한 다른 형태를 가질 수 있음을 분명히 알아야 한다.The dashed lines indicate the approximate range of the
또한, 기지국들과 연관된 상기 통신 가능 영역들은 시간이 지나도 변하지 않는 것이 아니라, 기지국 및/혹은 가입국들의 전송 전력 레벨의 변경, 날씨 상태, 및 기타 요인들에 의하여 동적일 수 있다(확장 혹은 축소되거나 형태가 변할 수 있음). 일 실시 예에서, 기지국들의 통신 가능 영역, 예컨대 기지국 102 및 기지국 103의 통신 가능 영역 120 및 150의 반경은 기지국들로부터 2km 미만에서 약 50km까지 확대될 수 있다. In addition, the coverage areas associated with the base stations may not be changed over time, but may be dynamic (expanded or reduced or shaped) by changes in the transmit power level of the base station and / or subscriber stations, weather conditions, and other factors. May change). In one embodiment, the radius of the coverage area of the base stations, such as the
당해 기술 분야에 알려진 바와 같이, 기지국 101, 기지국 102, 혹은 기지국 103과 같은 기지국은 지향성 안테나를 이용하여 통신 가능 영역 내 다수의 섹터를 지원한다. 도 1에서, 기지국 102 및 기지국 103은 각각 통신 가능 영역(120) 및 통신 가능 영역(125)의 대략 중앙에 있는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시 예에서, 지향성 안테나는 통신 가능 영역의 가장자리 근처, 예컨대 원추형 혹은 배 모양의 통신 가능영역의 꼭지점에 기지국을 위치시켜 사용될 수 있다. As is known in the art, base stations such as
기지국(101)으로부터 네트워크(130)로의 연결은 교환국(central office) 혹은 다른 운영자 POP(point-of-presence)에 위치하는 서버에 대한 광대역 연결, 예컨대 광섬유 회선을 포함할 수 있다. 상기 서버들은 인터넷 프로토콜 기반 통신을 위한 인터넷 게이트웨이 및 음성-기반 통신을 위한 공중 전화망 게이트웨이에 통신 을 제공할 수 있다. VoIP 형태에 음성 기반 통신의 경우, 트래픽은 공중 전화망 게이트웨이가 아닌 인터넷 게이트웨이에 직접적으로 전달될 수 있다. 상기 서버들, 인터넷 게이트웨이, 및 공중전화망 게이트웨이는 도 1에 도시되어 있지는 않다. 다른 실시 예에서, 네트워크(130)로의 연결은 다른 네트워크 노드들 및 장비들에 의해 제공될 수도 있다.The connection from the
하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 가입국(111-116)은 자신에 대한 랭크를 결정하여 그 랭크를 기지국(101-103)에 보고할 수 있다. 또한, 하나 이상의 기지국(101-103)은 상기 가입국(111-116)이 보고한 랭크를 기반으로 하여 자신의 통신 영역 내 가입국(111-116)을 스케줄링할 수 작 있다. 각각의 랭크는 데이터 스트림을 기지국(101-103)으로부터 랭크를 보고한 가입국(111-116)으로 전송하기 위한 가상 안테나의 수와 동일한 다수의 레이어를 식별할 수 있다. 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 안테나들은 가상 안테나들로 구성될 수 있다. 또한, 상기 기지국(101-103) 및 가입국(111-116)은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 메시지를 이용하여 서로간의 통신을 수행할 수 있다. As described in more detail below, one or more of the subscriber stations 111-116 may determine a rank for themselves and report the rank to the base stations 101-103. In addition, one or more base stations 101-103 may be able to schedule the subscriber stations 111-116 in their communication area based on the ranks reported by the subscriber stations 111-116. Each rank may identify multiple layers equal to the number of virtual antennas for transmitting the data stream from the base stations 101-103 to the subscriber stations 111-116 reporting the rank. As described in more detail below, the antennas may be composed of virtual antennas. In addition, the base stations 101-103 and the subscriber stations 111-116 can perform communication with each other using a hybrid automatic repeat request (HARQ) message.
MIMO 시스템은 페이딩에 대한 다이버시티 이득, 빔포밍 이득, 동일한 사용자에 대한 다중 데이터 부호어의 공간 다중화(SDM), 및 다른 사용자에 대한 다중 데이터 부호어의 공간 다중화(SDMA)를 포함하되 그에 한정되지 않는 다양한 시스템 성능 개선 방안들에 이용될 수 있는 부가의 자유도를 부여한다. 무선 네트워크(100)와 같은 무선 환경에서, 상이한 가입국(111- 116)(혹은 사용자들)은 전력 지연 프로파일, 이동 속도 등이 다름으로 인해 다른 채널 형태를 가지게 된다. 게 다가, 상이한 사용자들은 사용자 위치, 음영 페이딩 등으로 인해 서로 다른 신호대 간섭비(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio: SINR)를 가지게 된다. 본 발명의 원리를 사용하여, 다중 안테나에 의해 부여되는 부가의 자유도를 사용자 단위로 활용함으로써 시스템 성능 및 용량을 개선하는 동시에, 오버헤드 및 시스템 복잡성이 적절한 수준으로 유지되도록 할 수 있다. 이는 프리 코딩된 다중 전송 사용자 안테나에 의해 부여되는 부가의 자유도를 활용하여 동일한 OFDM 사용자 블록을 통해 다중 사용자를 동시에 스케줄링하거나(SDMA) 동일한 사용자에게 다중 데이터 부호어를 전송하는(SDM) MIMO 스케줄링 및 프리 코딩 방식을 구현함으로써 달성될 수 있다.MIMO systems include, but are not limited to, diversity gain for fading, beamforming gain, spatial multiplexing of multiple data codewords for the same user, and spatial multiplexing of multiple data codewords for other users (SDMA). This gives additional freedom that can be used for various system performance improvements. In a wireless environment, such as
셀(120) 및 셀(125) 내에 많은 사용자가 있다면, 단일-사용자 MIMO(SU-MIMO) 방식에 비해 다중-사용자 MIMO(MU-MIMO) 방식을 이용함으로써 상당한 이득을 시스템 처리량에서 구현할 수 있다. 이는 다중-사용자 MIMO가 부호어 레벨별 다중-사용자 다이버시티 이득(MUDG)을 이용하기 때문이다. 그러나 단일-사용자 MIMO는 최대 사용자 데이터율을 증가시킬 수 있다. 이는 실제 트래픽 흐름(전체 버퍼 모델링에 상반되는)의 버스트한(Bursty) 특성으로 인해 특히 중요하다. 활성 버퍼들을 구비한 셀(120) 및 셀(125) 내에는 사용자들이 거의 없을 때가 많다. 따라서, 시그널링 오버헤드의 증가 없이 다중-사용자 및 단일-사용자 방식 모두를 지원하는 MIMO 방식이 유용하다. 단일-사용자 MIMO 방식은 별도로 부호어별 CRC 인코딩에 의해 강화된 순차 간섭 제거(Successive Interference Cancellation: SIC)의 사용을 쉽게 활용할 수 있는 이점이 있다. 하기에 자세히 설명되는 바와 같이, 기지국(101-103)은 적절한 기준에 의해 다중-사용자 MIMO 및 단일-사용자 MIMO간 전환 시점을 결정할 수 있다. If there are many users in
도 2A는 OFDMA 송신기(200)를 도시한 도면이다. 도 2B는 OFDMA 수신기(250)를 도시한 도면이다. OFDMA 송신기(200) 혹은 OFDMA 수신기(25), 또는 그들 모두는 무선 네트워크(100)의 기지국(101) 내지 기지국(103) 중 어느 하나에서 구현될 수 있다. 유사하게, OFDMA 송신기(200) 혹은 OFDMA 수신기(250) 또는 그들 모두는 무선 네트워크(100)의 가입국(111) 내지 가입국(116)의 어느 하나에서 구현될 수 있다. 2A shows an
OFDMA 송신기(200)는 변조기(205), 직렬-병렬(S-to-P) 컨버터(210), IFFT 블록(215), 병렬-직렬(P-to-S) 컨버터(220), 순환 전치 구간 부가 블록(225)(add cyclic prefix block) 및 상향-컨버터(UC)(230)를 포함하여 구성된다. OFDMA 수신기(250)는 하향-컨버터(DC)(250), 순환 전치 구간 제거 블록(260), 직렬-병렬(S-to-P) 컨버터(265), FFT 블록(270), 병렬-직렬(P-to-S) 컨버터(275) 및 복조기(280)를 포함하여 구성된다. 일 실시 예의 경우, 변조기(205)는 QAM 변조기를 포함하여 구성되고, 복조기(280)는 QAM 복조기를 포함하여 구성된다. 송신기(200) 및/혹은 수신기(250)는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 도 2A 및 도 2B에 도시되지 않은 추가의 구성요소를 포함할 수 있음을 알아야 한다. The
도 2A 및 도 2B의 구성요소 중 적어도 일부는 소프트웨어로 구현될 수 있는 반면, 다른 구성요소들은 설정 가능한 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 설정 가능한 하드웨어의 혼합체로 구현될 수 있다. 특히, 본 발명의 IFFT 블록(215) 및 FFT 블록(270)은 설정 가능한 소프트웨어 알고리즘으로 구현될 수 있음을 유의해야 한다. 이러한 블록 215 및 블록 270은 상응하는 크기의 N을 각각 가질 수 있으며, N의 값은 구현에 따라 변경될 수 있다. At least some of the components of FIGS. 2A and 2B may be implemented in software, while other components may be implemented in configurable hardware or in a mixture of software and configurable hardware. In particular, it should be noted that the IFFT block 215 and the FFT block 270 of the present invention can be implemented with a configurable software algorithm. These
또한, 본 개시는 고속 푸리에 변환 및 역방향 고속 푸리에 변환을 구현하는 실시 예에 관한 것이지만, 이는 단지 본 발명의 범위만을 설명하기 위함이며, 본 개시의 범위를 제한하도록 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 선택적인 실시 예에서는 고속 푸리에 변환 및 역 고속 푸리에 변환 함수들을 이산 푸리에 변환(DFT) 및 역 이산 푸리에 변환(IDFT) 함수로 각각 쉽게 교체할 수 있음은 자명하다. DFT 및 IDFT 함수의 경우, N 값은 임의의 정수(예컨대, 1, 2, 3, 4, 등)일 수 있는 반면, FFT 및 IFFT 함수의 경우, N 값은 2의 멱승인 임의의 정수(예컨대, 1, 2, 4, 8, 16, 등)일 수 있음은 자명하다. In addition, the present disclosure is directed to embodiments that implement fast Fourier transforms and inverse fast Fourier transforms, but this is merely to illustrate the scope of the present invention and should not be construed to limit the scope of the present disclosure. In an alternative embodiment of the present invention, it is obvious that the fast Fourier transform and the inverse fast Fourier transform functions can be easily replaced with the discrete Fourier transform (DFT) and the inverse discrete Fourier transform (IDFT) functions, respectively. For the DFT and IDFT functions, the N value can be any integer (eg, 1, 2, 3, 4, etc.), while for the FFT and IFFT functions, the N value is any integer that is a power of two (eg , 1, 2, 4, 8, 16, etc.).
일 실시 예의 OFDMA 송신기(200)에서, 변조기(205)는 정보비트들의 세트를 수신하고 상기 입력된 비트들을 변조하여 주파수-영역 변조 심볼들의 시퀀스를 생성한다. 하기 자세히 설명된 바와 같이, 변조기(250)는 상기 수신기(250)에 의해 결정된 랭크를 기반으로 선택될 수 있는 변조 및 코딩을 이용하여 상기 입력된 비트들을 변조한다. 직렬-병렬 컨버터(210)는 상기 직렬 심볼들을 병렬 데이터로 변환(예컨대, 역다중화)함으로써, N개의 병렬 심볼 스트림을 생성한다. (여기서, N은 송신기(200) 및 수신기(250)에서 이용된 IFFT/FFT의 크기이다). 그런 다음, IFFT 블록(215)은 N개의 병렬 심볼 스트림에 대한 IFFT 연산을 수행하여 시간-영역의 출력 신호를 생성한다. 병렬-직렬 컨버터(220)는 상기 IFFT 블록(215)으로부터의 상 기 병렬 시간-영역 출력 심볼들을 변환(예컨대, 다중화)시켜 직렬의 시간-영역 신호를 산출한다. 그런 다음, 순환 전치 구간 부가 블록(225)은 순환 전치 구간을 상기 시간-영역 신호에 부가한다. In one
마지막으로, 상향-컨버터(230)는 , 순환 전치 구간 부가 블록(225)의 출력을 RF 주파수로 상향-변환시켜 OFDMA 송신기(200)가 가입국에 구현되었는지 기지국에 구현되었는지 여부에 따라 순방향 채널 또는 역방향 채널을 통해 전송한다. 순환 전치 구간 부가 블록(225)으로부터의 신호는 기저대역에서 필터링된 후 RF 주파수로 변환된다. OFDMA 송신기(200)에 의해 전송된 시간-영역 신호는 전송된 데이터 심볼에 상응하는 다중 중첩 정현파 신호들을 포함한다. Finally, the up-
OFDMA 수신기(250)에 착신하는 RF 신호는 OFDMA 수신기(250)가 가입국에 구현되었는지 기지국에 구현되었는지 여부에 따라 순방향 채널 혹은 역방향 채널로부터 수신된다. OFDMA 수신기(250)는 OFDMA 송신기(200)에서 수행된 동작을 거꾸로 수행한다. 하향-컨버터(255)는 상기 수신된 신호를 기저대역 주파수로 하향 컨버팅하고, 순환 전치 구간 제거 블록(260)은 순환 전치 구간을 제거하여 직렬 시간-영역 기저대역 신호를 생성한다. 직렬-병렬 컨버터(265)는 시간-영역 기저대역 신호를 병렬 시간-영역 신호로 변환시킨다. 그런 다음, FFT블록(270)은 FFT 알고리즘을 수행하여 N개의 병렬 주파수-영역 신호를 생성한다. 병렬-직렬 컨버터(275)는 병렬 주파수-영역 신호를 데이터 심볼들의 시퀀스로 변환시킨다. 그런 다음, 복조기(280)는 상기 심볼들을 복조하여 원래 입력 데이터 스트림을 복구한다.The RF signal that reaches the
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가입국(111)을 도시한다. 이 실시 예의 경우, 가입국(111)은 랭크 선택기(305), 채널품질 지시자(CQI) 계산기(310), 프리-코딩 행렬 선택기(315) 및 스케줄링 데이터 보고기(320)를 포함한다. 가입국(111)은 도 3에 도시되지 않은 추가 구성요소들을 포함할 수 있음을 알아야 한다. 3 shows a
하기에 상세히 설명된 바와 같이, 랭크 선택기(305)는 기지국 102와 같은 기지국에 의해 가입국(111)의 스케줄링에서의 사용을 위하여 가입국(111)에 대한 랭크를 선택하도록 동작할 수 있다. 랭크 선택기(305)는 가입국(111)의 용량을 최대화할 수 있도록 랭크를 선택할 수 있다. 특정 일 실시 예의 경우, 랭크는 로우 랭크 또는 하이 랭크일 수 있다. 다른 실시 예의 경우, 랭크는 3개 이상의 랭크 중 하나일 수 있다. As described in detail below, the
채널 품질 지시자 계산기(310)는 랭크 선택기(305)에 의해 계산된 랭크를 기반으로 송신기(200)의 가상 안테나로부터 수신된 각각의 부호어에 대한 채널품질 지시자(CQI)를 계산할 수 있다. 프리-코딩 행렬 선택기(315)는 가입국(111)에 대한 소정의 프리-코딩 행렬을 선택하도록 동작할 수 있다. 하기에 자세히 설명된 바와 같이, 프리-코딩 행렬 선택기(315)는 가입국(111)에 대한 소정의 가능 프리-코딩 행렬 세트로부터 하나의 선호 프리-코딩 행렬을 선택할 수 있다. The channel
각각의 프리-코딩 행렬은 복수의 프리-코딩 벡터로 구성된다. 일 실시 예의 경우, 채널품질 지시자 계산기(310)는 행렬 세트 각각의 행렬의 각 벡터에 대한 채널품질 지시자(CQI)를 계산할 수 있다. 프리-코딩 행렬 선택기(315)는 채널품질 지시자 계산기(310)에 의해 계산된 최상의 채널품질 지시자(CQI) 값을 가지는 프리-코딩 행렬을 선택할 수 있다.Each pre-coding matrix consists of a plurality of pre-coding vectors. In one embodiment, the channel
스케줄링 데이터 보고기(320)는 기지국 102와 같은 기지국에 스케줄링 데이터를 보고할 수 있다. 상기 스케줄링 데이터는 랭크 선택기(305)에 의해 선택된 랭크, 채널품질 지시자 계산기(310)에 의해 계산된 하나 이상의 채널품질 지시자(CQI), 및 프리-코딩 행렬 선택기(315)에 의해 선택된 선호 프리-코딩 행렬 및 벡터들을 포함한다. 일 실시 예의 경우, 상기 스케줄링 데이터는 채널품질 지시자 계산기(310)에 의해 계산된 각각의 채널품질 지시자의 값을 포함한다. 다른 실시 예의 경우, 상기 스케줄링 데이터는 채널 품질 지시자 계산기(310)에 의해 계산된 최상의 채널 품질 지시자 값과 같은 단일의 채널 품질 지시자 값과 함께, 그 단일의 채널품질 지시자 값에 해당하는 벡터를 식별할 수 있는 벡터 식별자를 포함한다. 또 다른 실시 예의 경우, 상기 스케줄링 데이터는 선호 프리-코딩 행렬에서의 각각의 벡터에 대한 채널 품질 지시자 값을 포함한다. The
랭크 선택기(305)는 가입국 111에 대한 랭크를 선택하는데 사용될 수 있다. 왜냐하면, 몇몇의 가입국들(111-116)은 상관된 페이딩을 겪는데 반하여, 동일한 셀(120 또는 125) 내의 다른 가입국들(111-116)은 비 상관 페이딩을 겪을 수 있기 때문이다. 랭크 선택기(305)는 통상적인 기준으로 랭크를 선택할 수 있다. 예를 들어, 랭크 선택기(305)는 각 전송 시간 간격(Transmission Time Interval: TTI)에 대해 1회 혹은 각 자원 블록(예컨대, 채널품질 지시자 피드백 비율)에 대해 1회와 같이, 랭크를 선택할 수 있다. 선택적으로, 랭크 선택기(305)는 다수의 규정된 전송 시간 간격의 각각에 대해 1회 또는 다수의 규정된 자원 블록들에 대해 1회와 같이, 랭크를 가끔씩 선택할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시 예의 경우, 랭크 선택 기(305)는 각각의 100개의 전송 시간 간격에 대해 랭크를 선택할 수 있다.
랭크 선택기(305)가 로우 랭크와 하이 랭크 가운데서 선택하도록 동작하는 실시 예의 경우, 랭크 선택기(305)는 성능 최대화 공식에 따라 랭크를 선택할 수 있다. 예를 들면, 특정 실시 예의 경우, 성능 최대화 공식은 하기의 부등식과 같다. In an embodiment where the
상기 부등식에서, SINR_MRC는 최대비 합성 후의 신호대 간섭잡음비(SINR)이다. 이는 각각의 가상 안테나로부터 수신된 신호 크기에 따라 계산될 수 있으며, SINR_MMSE는 최소 평균 제곱 에러 합성 후의 신호대 간섭잡음비이다. 따라서, SINR_MRC는 가장 강한 가상 안테나로부터의 MRC 합성 수신 신호를 나타내고, SINR_MMSEi 는 i번째 가상 안테나(및 가입국(111)이 수행할 수 있는, SIC와 같은 임의의 다른 프로세싱)로부터의 MMSE 합성 수신 신호를 나타낸다. 이 실시 예의 경우, 랭크 선택기(305)는 상기 부등식을 만족할 때 하이 랭크를 선택하고, 상기 부등식을 만족하지 않을 때 로우 랭크를 선택할 수 있다. 본 방법은 가능한 모든 랭크에 걸쳐 용량을 최대화하는 랭크를 최적으로 검색하는 것을 배제하지 않는다. In the above inequality, SINR_MRC is the signal-to-interference noise ratio (SINR) after maximum ratio synthesis. This can be calculated according to the signal magnitude received from each virtual antenna, where SINR_MMSE is the signal-to-interference noise ratio after minimum mean squared error synthesis. Accordingly, SINR_MRC represents the MRC composite received signal from the strongest virtual antenna, and SINR_MMSEi represents the MMSE composite received signal from the i th virtual antenna (and any other processing, such as SIC, which the
따라서, 간섭 없는 단일 데이터 스트림에 따른 측정(SINR_MRC)이 서로간에 간섭을 주는 데이터 스트림에 대한 측정(SINR_MMSE)의 합과 비교된다. 이러한 부등식을 사용함에 따라, 랭크 선택기(305)는 어떤 랭크가 가입국(111)의 용량을 최대 화하는지를 결정하여 그 랭크를 선택할 수 있다. 로우 랭크의 선택은 단일 안테나를 통해 가입국(111)으로 전송할 것을 기지국(102)에 요청하는 것에 해당하고, 반면 하이 랭크의 선택은 모든 안테나를 통해 가입국(111)으로 전송할 것을 기지국(102)에게 요청하는 것에 해당한다. 랭크 선택기(305)가 3개 이상의 랭크를 선택하도록 동작하는 다른 실시 예들에서, 선택된 랭크는 가입국(111)으로 전송하기 위한 상이한 개수의 안테나들을 요청하는 것에 해당함을 알게 될 것이다. Thus, the measurement SINR_MRC according to a single data stream without interference is compared with the sum of the measurements SINR_MMSE for the interfering data streams. Using this inequality, the
상기 정의된 부등식을 사용하면, 선택된 랭크가 기하학적 형상에 크게 의존할 것이므로, 약한 사용자는 로우 랭크를 선택하기 쉬우나, 강한 사용자는 하이 랭크를 선택하기 쉬울 것이다. 만약, 가입국(111)이 SIC 혹은 기타 유사 프로세싱을 행할 능력이 있다면, 그것도 역시 본질적으로 랭크 선택에 고려되는 측정들에 포함되어 하이 랭크를 선택할 가능성을 더욱 증대시키게 된다. 일부 실시 예의 경우, 랭크 선택기(305)가 로우 랭크를 선택한다면, 가입국(111)은 비-공간 다중화 방식에 의해 서비스를 제공받을 수 있다.Using the inequality defined above, weak users will be likely to select low ranks, while strong users will be likely to select high ranks, since the selected rank will depend heavily on the geometry. If the
일부 실시 예의 경우, 스케줄링 데이터 보고기(320)는 랭크 선택기(305)에 의해 선택된 랭크를 명시적(explicit) 또는 암시적(implicit)으로 보고할 수 있다. 명시적인 랭크선택 보고의 경우, 스케줄링 데이터 보고기(320)는 기지국(102)에 선택된 랭크를 명시적으로 제공한다. 이는 일반적으로 랭크 선택을 보고할 수 있는 효율적인 방법이다. 예를 들면, 만약 랭크가 로우이거나 하이인 경우, 스케줄링 데이터 보고기(320)가 기지국(102)에게 랭크를 명시적으로 제공하는데 단일의 비트로도 충분하다. 또한, 로우 랭크의 경우, 스케줄링 데이터 보고기(320)는 단일 채널 품질 지시자만을를 기지국(102)에게 제공할 수 있다. In some embodiments, the
암시적인 랭크 선택 보고의 경우, 스케줄링 데이터 보고기(320)는 특정 빔이 기지국(102)에 의해 스위치 오프될 것임을 그 빔에 대한 채널품질 지시자 값을 0으로 제공함으로써 지시할 수 있다. 이는 랭크 선택 및 추가적인 신호처리를 요구하지 않는 간단한 방법이다. 그러나 이러한 방식을 사용하려면, 채널품질 지시자 값이 각각의 빔에 대해 제공되어야 한다. For implicit rank selection reports,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 102와 같은 기지국들 중 하나의 변조기(205)를 상세하게 설명한다. 변조기(205)는 제어기(405), 사용자 그룹핑기(410), 스케줄러(415), 복수의 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding) 블록(420), 및 복수의 프리-코딩 벡터 블록(430) 및 복수의 합산기(435)를 포함하는 프리코더(425)를 포함하여 구성된다. 하기에 설명된 바와 같이, 프리-코딩 벡터 블록(430)은 프리-코딩 벡터를 착신 신호에 적용할 수 있으며, 상기 프리-코딩 벡터는 프리-코딩 행렬들로부터의 특정 프리-코딩 행렬을 포함한다. 4 details a
제어기(405)는 기지국(102)의 통신 가능 영역 내에 존재하는 복수의 가입국(111-116) 혹은 사용자 각각으로부터 스케줄링 데이터(440)를 수신할 수 있다. 또한, 제어기(405)는 상기 스케줄링 데이터(440)에 따라 사용자 그룹핑기(410)를 위한 그룹 제어 신호(445)를 생성할 수 있다. 사용자 제어 신호(445)는 어느 사용자가 동일한 선호 프리-코딩 행렬을 선택하였는지를 지시할 수 있다. The
사용자 그룹핑기(410)는 각각의 사용자로부터 스트림(450)을 수신하고, 제어기(405)로부터 그룹 제어 신호(445)를 수신할 수 있다. 사용자 그룹핑기(410)는 그 룹 제어 신호(445)에 의해 지시된 것과 동일한 프리-코딩 행렬을 선호하는 사용자가 누구인지에 따라 스트림(450)을 사용자 그룹(455)으로 그룹화할 수 있다.
또한, 제어기(405) 어떤 사용자 그룹(455)이 가장 높은 우선순위를 갖는지 및 어떤 사용자들이 사용자 그룹(455) 내에서 가장 높은 우선순위를 가지는지 식별하기 위해 사용될 수 있는 우선순위 제어 신호(460)를 생성할 수 있다. 스케줄러(415)는 상기 사용자 그룹(455) 및 상기 우선순위 제어 신호(460)를 수신하고 우선순위 제어 신호(460)에 따른 스케줄링을 위한 가장 높은 우선순위 스트림(465)을 선택할 수 있다. 상기 가장 높은 우선순위 스트림은, 안테나의 최대한의 수에 해당하는 최대 수인 M까지, 가장 높은 우선순위 사용자 그룹(455) 내에서 가장 높은 우선순위의 사용자들에 해당한다. 또한, 스케줄러(415)는 가장 높은 우선순위 스트림(465)을 포함하는 사용자 그룹(455)에 대한 선호하는 프리-코딩 행렬을 제공하거나 식별할 수 있는 프리-코딩 행렬 신호(470)를 생성할 수 있다. In addition, the
또한, 제어기(405)는 해당 가장 높은 우선순위 스트림(465)에 대한 변조 및 코딩 방식을 식별할 수 있도록 각각 동작할 수 있는 복수의 변조 및 코딩(MC) 제어신호(475)를 생성할 수 있다. 각각의 AMC 블록(420)은 MC 제어 신호(475) 및 해당 가장 높은 우선순위 스트림(465)을 수신하고 MC 제어 신호(475)에 의해 식별된 변조 및 코딩을 가장 높은 우선순위 스트림(465)에 적용하여 코딩된 스트림(480)을 생성할 수 있다.In addition, the
프리-코더(425)의 프리-코딩 벡터 블록(430) 각각은 프리-코딩 행렬 신호(470) 및 코딩된 스트림(480) 중 하나를 수신할 수 있다. 또한, 각각의 프리-코 딩 벡터 블록(430)은 프리-코딩 행렬 신호(470)에 의해 식별되거나 제공되는 프리-코딩 행렬로부터 프리-코딩 벡터를 코딩된 스트림(480)에 적용하여 복수의 프리-코딩된 벡터 신호(485)를 생성할 수 있다. 각각의 합산기(435)는 프리-코딩 벡터 블록(430)으로부터 프리-코딩된 벡터 신호(485)를 수신하고, 상기 프리-코딩된 벡터 신호(485)를 합산함으로써, 프리-코더 출력 신호(490)를 생성할 수 있다. Each of the pre-coding vector blocks 430 of the pre-coder 425 may receive one of the
프리-코더(425)는 단일한 프리-코더로 구성된다. 예를 들면, 일 실시 예의 경우, 프리-코딩 벡터 블록(430)은 하기 공식에 따라 결정된 프리-코딩 벡터를 적용할 수 있다.
특정 실시 예의 구체예의 경우, 두 개의 송신 안테나(M=2) 및 두 개의 가능한 사용자 그룹(455)(G=2)이 제공될 수 있다. 이러한 예의 경우, 프리-코더 행렬 세트는 하기와 같이 정의될 수 있다. For embodiments of a particular embodiment, two transmit antennas (M = 2) and two possible user groups 455 (G = 2) may be provided. For this example, the pre-coder matrix set can be defined as follows.
다른 특정 예의 경우, 4개의 송신 안테나(M=4) 및 두 개의 가능한 사용자 그룹(455)(G=2)이 제공될 수 있다. 이런 예의 경우, 프리-코더 행렬 세트는 하기와 같이 정의될 수 있다. For another specific example, four transmit antennas (M = 4) and two possible user groups 455 (G = 2) may be provided. For this example, the pre-coder matrix set can be defined as follows.
도 4에 도시된 좀더 일반적인 실시 예의 경우, 프리-코더 행렬 세트는 하기와 같이 정의된다. For the more general embodiment shown in FIG. 4, the pre-coder matrix set is defined as follows.
여기서, 는 g 번째 프리-코딩 행렬이고, 은 이 세트에서 m번째 프리-코딩 벡터이다. 이러한 실시 예의 경우, 가입국(111)의 채널품질지시 계산기(310)는 세트 E에 각각의 행렬 내 각각의 벡터에 대한 채널품질 지시자 값을 계산할 수 있다. 적당한 G 값을 선택하고, 각각의 스케줄링 데이터 보고기(320)에 의해 보고된 스케줄링 데이터 내에 포함될 정보의 양을 결정함으로써, 피드백 오버헤드의 양을 기지국(102)에서의 스케줄링 유연성과 트레이드 오프(trade-off)될 수 있다. here, Is the g th pre-coding matrix, Is the m th pre-coding vector in this set. In this embodiment, the channel
예를 들면, 가장 큰 유연성의 경우, 상기 스케줄링 데이터는 세트 E 내에 각각의 행렬에 대한 각각의 채널품질 지시자 값으로 구성될 수 있고, 이는 각각의 가입국(111-116)에 대한 총 GM 채널품질 지시자 값(CQI)을 얻을 수 있다. 최하위 오버헤드의 경우, 상기 스케줄링 데이터는 최상의 채널품질 지시자 값 및 해당 벡터 식별자만을 포함할 수 있는데, 이는 실제 채널품질 지시자 값 외에 가입국(111-116) 마다 log2(GM) 비트들을 이용할 수 있다. 이러한 실시 예는 각각의 사용자가 하나의 특정 빔에 스케줄링되기 때문에 단지 한정된 SDMA만을 지원할 수 있다. 또한, 이는 사용자가 시간-주파수 단위로 스케줄링되는 경우에서만 전송 빔-포밍을 지원한다. SDM 과 SDMA의 혼합의 경우, 스케줄링 데이터는 프리-코딩 행렬 선택기(315)에 의해 선택된 선호하는 프리-코딩 행렬에 해당하는 M 개의 채널품질 지시자 값을 포함할수 있다. 상기 스케줄링 데이터는 전체 시스템의 원하는 설정에 따라 다른 적당한 데이터를 구성할 수 있음을 알 수 있다. For example, for the greatest flexibility, the scheduling data may consist of each channel quality indicator value for each matrix in set E, which is the total GM channel quality indicator for each subscriber station 111-116. The value CQI can be obtained. For the lowest overhead, the scheduling data may include only the best channel quality indicator value and the corresponding vector identifier, which may use log2 (GM) bits per subscriber station 111-116 in addition to the actual channel quality indicator value. This embodiment can only support a limited SDMA because each user is scheduled to one particular beam. In addition, it supports transmit beamforming only if the user is scheduled on a time-frequency basis. In the case of a mixture of SDM and SDMA, the scheduling data may include M channel quality indicator values corresponding to the preferred pre-coding matrix selected by the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가입국(111)에서 스케줄링 데이터를 생성하는 방법(500)을 도시한 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a
우선, 랭크 선택기(305)는 가입국(111)의 성능을 최대화할 수 있는 랭크를 선택한다(단계 505). 그런 다음, 채널품질지시 계산기(310)는 상기 선택된 랭크에 따라 각각의 가상 안테나에 대한 채널품질 지시자를 계산한다(단계 510). 그런 다음, 프리-코딩 행렬 선택기(315)는 상기 계산된 채널품질 지시자들에 따라 선호하는 프리-코딩 행렬을 선택한다(단계 515). First, the
만약, 다중-사용자 모드가 정적으로 설정되지 않으면(단계 520), 다중 채널 품질 지시자, 그들의 해당 프리-코딩 벡터 식별자 및 선택된 랭크가 상기 스케줄링 데이터에 포함된다(단계 525). 그러나 만약 다중-사용자가 정적으로 설정되면(단계 520), 최대 채널품질 지시자, 그것의 해당 프리-코딩 벡터 식별자 및 선택된 랭크들이 스케줄링 데이터에 포함된다(단계 530). 그런 다음, 스케줄링 데이터 보고기(320)는 상기 스케줄링 데이터를 가입국(111)에 서비스를 제공하는 기지국(102)으로 보고한다(단계 535).If the multi-user mode is not statically set (step 520), the multi-channel quality indicator, their corresponding pre-coding vector identifier and selected rank are included in the scheduling data (step 525). However, if the multi-user is statically set (step 520), the maximum channel quality indicator, its corresponding pre-coding vector identifier and the selected rank are included in the scheduling data (step 530). The
이러한 방식으로, 가입국(111)은 가입국(111)에 대한 성능을 최대화하기 위하여 기지국(102)이 특정 개수의 안테나들을 통하여 전송하라고 요청할 수 있다. 예를 들면, 가입국(111)은 단일 안테나로부터의 전송을 요청하기 위하여 낮은 랭크를 보고하여 파워를 최대화하거나, 다중 혹은 모든 안테나로부터의 전송을 요청하기 위하여 높은 랭크를 요청할 수 있는데, 이는 데이터율을 증가시킨다. . In this way, the
따라서, 이러한 실시 예의 경우, 가입국(111)은 우선 디코딩될 부호어(즉, MU-모드가 실행 중일 때 SIC에서 이득을 얻을 수 없는 부호어)의 프리-코더 안테나 식별자 뿐만 아니라, 최상의 채널품질 지시자를 보고한다. MU-모드에서, 이것은 가입국(111)으로 스케줄링될 수 있는 유일한 부호어이다. SU-모드에서, 가입국(111)은 M개의 부호어의 각각에 대한 하나씩인. M개의 채널품질 지시자 값을 보고한다. Thus, for this embodiment, the
다른 구현 예에서, 가입국(111)은 단일 CQI를 보고하기만 하면 되는데, M개의 모든 부호어는 동일한 링크 적응 기법(adaptation)을 사용할 것이고, 부호어들은 모든 부호어가 평균 용량을 얻도록 안테나에 걸쳐 인터리빙된다. 이들 부호어는 전부 독립적으로 CRC-코드될 수 있고 비선형 SIC 프로세싱에서 이득을 얻을 수 있 다. In another implementation, the
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 도 4에 도시된 변조기(205)를 포함하는 기지국(102)에 랭크에 따라 가입국(111-116)을 스케줄링하는 방법(600)을 도시하는 순서도이다. 우선, 제어기(405)는 복수의 가입국(111-116) 혹은 사용자들로부터 스케줄링 데이터(440)를 수신한다(과정 605). 기지국(102)은 비례 공정 기준 혹은 기타 적당한 선택 알고리즘에 따라 최상의 사용자를 선택한다(단계 610). 만약 상기 선택된 사용자가 낮은-랭크 사용자이면, 추가적인 프로세싱은 요구되지 않고, 종료된다. 그러나 만약, 선택된 사용자가 높은-랭크 사용자라면, 상기 방법은 계속 진행된다. FIG. 6 is a flow chart illustrating a
만약, 기지국(102)이 다중-사용자(MU) 모드가 아닌 단일-사용자(SU) 모드를 선택한다면(단계 620), 기지국(102)은 상기 선택된 사용자를 스케줄링한다(단계 625). 일 실시 예의 경우, 기지국(102)은 최대 데이터율의 증가 요구 혹은 총 데이터율의 증가 요구에 따라 SU-모드 혹은 MU-모드를 선택할 수 있다. 특정 실시 예의 경우, 기지국(102)은 활성 버퍼의 수 및/혹은 사용자들에 의해 보고된 채널품질 지시자에 따라 이 결정을 할 수 있다. If the
만약, 기지국(102)이 SU-모드가 아닌 MU-모드를 선택한다면, 사용자 그룹핑기(410)는 스케줄링 데이터(440)에 의해 식별된 바와 같은 사용자들의 선호하는 프리-코딩 행렬에 따라 스트림(450)을 사용자 그룹(455)으로 그룹화한다(단계 630). 그런 다음, 스케줄러(415)는 가장 높은 우선순위 그룹의 가장 높은 우선순위 사용자에 대하여, 가장 높은 우선순위 그룹을 선택하고(단계 635) 가장 높은 우선순위 스트림(465) 혹은 부호어를 선택한다(단계 640). 특정 실시 예의 경우, 스케줄러(415)는 그 부호어에 대한 가장 높은 우선순위를 보고한 사용자를 그 다음 이용 가능한 부호어에 대해 선택할 수 있다. 임의의 이후의 사용자는 스케줄링을 위해 고려될 보충적(complementing) 프리-코딩 인덱스(이전에 스케줄링된 부호어에 대한)에 관해 보고한다. 스케줄러(415)의 설계에 따라, 기지국(102)은 다른 사용자들 혹은 동일 사용자에게 독립된 데이터의 M개의 부호어까지 스케줄링할 수 있다. If the
각각의 AMC 블록(420)은 변조 및 코딩을 선택된 부호어에 적용하여 코딩된 스트림(480)을 생성한다(단계 645). 프리-코더(425)는 가장 높은 우선순위 사용자 그룹의 선호하는 프리-코딩 행렬에 따라 프리-코딩을 코딩된 스트림(480)에 적용한다(단계 650). 도 2A 와 연관되어 상기에 기술된 바와 같이, 부호어를 위해 추가적인 프로세싱이 제공될 수 있다(단계 655). 그런 다음, 기지국(102)은 상기 처리된 부호어를 상기 선택된 그룹 내에 상기 가장 높은 우선순위 사용자들 혹은 가입국 111 내지 가입국 116들로 전송한다(단계 660).Each AMC block 420 applies modulation and coding to the selected codeword to generate a coded stream 480 (step 645).
이런 방식에 의해, 기지국(102)은 시스템 성능을 최대화할 수 있도록 사용자들을 스케줄링한다(공평성 제한 그리디 기법). 스케줄러(415)는 많이 충분한 버퍼로 MU-모드는 시스템 성능을 최대화하고, 적은 사용자의 SU-모드로 시스템 성능을 최대화할 수 있음을 알고 있다. In this way,
또한, 무선 네트워크(100)의 이러한 구현의 특징은 미리 결정된 단일한 프리-코딩의 다중 세트 및 단일한 프리-코딩 선택에서의 자유도에 의해 공간 영역에서 제공되는 다중-사용자 다이버시트 이득 등이 포함한다. 또한, 공간적인 피드백을 통하여, 사용자는 선호하는 단위 프리-코딩(즉, 선호하는 프리-코딩 행렬)을 보고할 수 있다. 전체 피드백을 통하여 사용자는 모든 단일 프리-코딩에 해당하는 채널품질 지시자를 보고할 수 있다. 폐루프 빔포밍을 제공하기 위해, 사용자는 선호하는 단일 프리-코딩에서 우선적으로 빔을 보고할 수 있다(즉, 선호하는 프리-코딩 행렬뿐만 아니라 선호하는 프리 코딩 벡터).In addition, features of this implementation of the
게다가, 사용자들로부터 피드백된 공간 채널 정보의 사용하여, 기지국(102)은 관련된 단일 프리-코딩을 선택할 수 있다. 다중 사용자들은 동일 시간-주파수 자원으로도 스케줄링될 수 있고 사용자들에게 다른 빔을 할당될 수 있다는 이유로, 이 접근방식은 SDMA를 구현할 수 있다. 단일 사용자의 다중 부호어들은 동일한 시간-주파수 자원으로 스케줄링 될 수 있기 때문에, 이러한 접근 방식은 SDM을 구현할 수 있다. 단일 사용자의 단일 부호어가 단일 빔으로 전송되면, 이러한 접근방식 또한, 폐-루프 빔포밍을 수행한다. In addition, using the spatial channel information fed back from the users, the
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따라 기지국(102)과 같은 송신기(200)에서 가입국(111)과 같은 수신기(250)로 데이터를 전달하는 위한 방법(700)을 설명하기 위한 순서도이다. 7 is a flow chart illustrating a
우선, 수신기(250)는 송신기(200)로부터 프레임을 수신한다(단계 705). 이러한 특정 예의 경우, 상기 프레임은 두 개의 부호어, 부호어1 및 부호어 2를 포함한다. 그러나 상기 프레임은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 적당한 임의의 수의 부호어를 포함할 수 있다. 게다가, 이러한 실시 예에서 각각의 부호어는 자기 자신의 HARQ 채널을 갖는다. First,
수신기(250)는 상기 프레임에 포함된 가장 강한 부호어에 해당하는 부호어 1을 디코딩한다(단계 710). 그런 다음, 수신기는 부호어1에 대한 CRC를 체크함으로써 상기 디코딩된 부호어 1의 정확성을 확인하려고 한다(단계 715). 만약, CRC1 이 부정확하다면(단계 715), 수신기(250)는 부호어 모두에 대해 부정 확인 응답(NACK) 메시지를 송신기(200)로 보낸다(단계 720). 이는 부호어 1이 성공적으로 디코딩되지 않을수록, 수신기(250)는 부호어 1보다 약하고 성공적으로도 디코딩되지 않을 부호어2를 가정하기 때문이다. 송신기(200)는, 부정 확인 응답 메시지를 수신하자마자, HARQ 메시지를 이용하여 송신기(200)로부터 수신기(250)로 각각에 대한 더 강한 안테나를 통해 부호어1 및 부호어2 모두의 부호어를 전송한다(단계 725).The
일단, 부호어 1이 성공적인 CRC 체크에 의해 확인되면(단계 715), 수신기(250)는 부호어 1에 대해 긍정 확인 응답(ACK) 메시지를 송신기(200)로 보낸다(단계 730). 그런 다음, 수신기(250)는 수신된 프레임으로부터 재구성된 부호어 1 신호를 삭제한다(단계 735).Once codeword 1 is confirmed by a successful CRC check (step 715),
수신기(250)는 다음으로 부호어2를 디코딩한다(단계 740). 수신기(250)는 그런 다음 부호어 2에 대해 CRC 체크를 함으로써 디코딩된 부호어 2의 정확성을 확인하려고 한다(단계 745). 만약 CRC2 가 부정확하다면(단계 745), 수신기(250)는 부호어 2에 대해 부정 확인 응답 메시지를 송신기(200)로 보낸다(단계 750). 송신기(200)는 부정 확인 응답 메시지를 수신하자마자, HARQ 메시지를 이용하여 새로운 부호어 1(기존 부호어1은 이미 성공적으로 디코딩되었기 때문에) 를 전송하고 더 강한 안테나를 통해 부호어2를 재전송한다(단계 755).
일단, 부호어2가 성공적인 CRC 체크에 의해 확인되면(단계 745), 수신기(250)는 부호어2에 대해 확인응답 메시지를 송신기(200)로 보낸다(단계 760). 송신기(200)는, 확인 응답 메시지를 수신하자마자, 두 개의 새로운 부호어를 송신기(200)로부터 수신기(250)로 전송한다(단계 765).Once codeword 2 is confirmed by a successful CRC check (step 745),
이런 방식으로, 처리량을 증가시키기 위하여 HARQ 메시징이 다중 입출력 시스템과 함께 사용된다. HARQ 메시징의 이용은 부호어가 가장 낮은 실행 가능한 파워로 전송되도록 하여 효율성을 증가시킨다. 또한, 제 1 부호어는 성공적으로 부호화되고 제 2 부호어는 성공적으로 부호화되지 않으면, 송신기(200)는 제 1 부호어와 함께 제 2부호어를 재전송할 필요가 없다. 왜냐하면, 새로운 부호어는 전송된 제 2 부호어와 함께 전송되기 때문에, 자원들이 중복 전송들에 낭비되지 않는다.In this way, HARQ messaging is used with multiple input / output systems to increase throughput. The use of HARQ messaging increases the efficiency by allowing codewords to be transmitted at the lowest possible power. In addition, if the first codeword is successfully encoded and the second codeword is not successfully encoded, the
본 발명을 대표적인 실시 예로써 설명하였지만, 다양한 변경 및 수정이 당업자들에게 제안될 수 있다. 본 발명이 첨부된 청구의 범위의 범위 내에 속하는 그러한 변경 및 수정을 포괄하도록 하고자 한다. Although the present invention has been described as a representative embodiment, various changes and modifications may be suggested to those skilled in the art. It is intended that the present invention cover such changes and modifications as fall within the scope of the appended claims.
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